حافظهی کش پردازنده چیست و چگونه کار میکند؟
پیشرفتهای اخیر در پردازندههای کامپیوتری چشمگیر بوده است. ترانزیستورها هر سال کوچکتر میشوند و این پیشرفتها به نقطهای رسیدهاند که قانون مور در حال بیاهمیت شدن است.
وقتی صحبت از پردازندهها میشود، تنها ترانزیستورها و فرکانسها مطرح نیستند، بلکه حافظه کش نیز اهمیت دارد.
شاید درباره حافظه کش پردازنده (CPU) شنیده باشید، اما اغلب به این اعداد حافظه کش پردازنده توجه نمیکنیم و آنها نیز در تبلیغات پردازندهها برجسته نمیشوند.
حافظهی کش پردازنده چیست؟
به طور ساده، حافظه کش پردازنده نوعی حافظه بسیار سریع است. در اوایل روزهای کامپیوتر، سرعت پردازنده و حافظه پایین بود. اما در دهه ۱۹۸۰، سرعت پردازندهها به سرعت افزایش یافت. حافظه سیستم در آن زمان (RAM) نمیتوانست با سرعت بالای پردازندهها هماهنگ شود، بنابراین نوع جدیدی از حافظه فوقسریع به وجود آمد: حافظه کش پردازنده.
اکنون کامپیوتر شما چندین نوع حافظه دارد.
حافظه اصلی، مانند دیسک سخت یا SSD، بخش عمدهای از دادهها را ذخیره میکند – سیستمعامل و برنامهها.
سپس، “حافظه دسترسی تصادفی” یا همان RAM داریم. این حافظه بسیار سریعتر از حافظه اصلی است اما فقط یک واسطه ذخیرهسازی کوتاهمدت است. کامپیوتر شما و برنامههای آن از RAM برای ذخیره دادههای پر استفاده بهره میبرند و به این ترتیب عملکرد کامپیوتر را سریع و روان نگه میدارند.
در نهایت، پردازنده (CPU) دارای واحدهای حافظهای بسیار سریعتر درون خود است که به عنوان حافظه کش پردازنده شناخته میشوند.
حافظه کامپیوتر بر اساس سرعت عملیاتی آن در یک سلسله مراتب قرار میگیرد. حافظه کش پردازنده در بالای این سلسله مراتب قرار دارد و سریعترین حافظه است. همچنین نزدیکترین حافظه به محل پردازش مرکزی است، زیرا بخشی از خود پردازنده است. طبق گفته Tech Target، “حافظه کش با سرعتی 10 تا 100 برابر سریعتر از RAM عمل میکند و تنها چند نانوثانیه برای پاسخ به درخواست پردازنده نیاز دارد.”
حافظه کامپیوتر نیز انواع مختلفی دارد.
حافظه کش نوعی حافظه استاتیک (SRAM) است، در حالی که RAM سیستم شما به عنوان حافظه دینامیک (DRAM) شناخته میشود. حافظه استاتیک میتواند دادهها را بدون نیاز به تازهسازی مداوم نگه دارد، برخلاف DRAM که نیاز به تازهسازی مداوم دارد، که این امر SRAM را برای حافظه کش ایدهآل میکند. حافظه کش پردازنده چگونه کار میکند؟
حافظهی کش پردازنده چگونه کار میکند؟
برنامهها و نرمافزارهای کامپیوتر شما به عنوان مجموعهای از دستورالعملها طراحی شدهاند که پردازنده آنها را تفسیر و اجرا میکند. وقتی یک برنامه را اجرا میکنید، دستورالعملها از حافظه اصلی (هارد دیسک شما) به پردازنده میروند. اینجا جایی است که سلسله مراتب حافظه وارد عمل میشود.
دادهها ابتدا در رم بارگذاری میشوند و سپس به پردازنده راه پیدا میکنند. پردازندههای مدرن در هر ثانیه چندین میلیون دستورالعمل را اجرا میکنند. پردازندهها برای استفاده از تمام توان خود، به حافظهی بسیار سریعی نیاز دارند و در این شرایط حافظهی کش استفاده میشود.
کنترلر حافظه، دادهها را از رم میگیرد و در اختیار حافظهی کش پردازنده قرار میدهد. برخی پردازندهها حاوی این کنترلر هستند و اگر فاقد این مشخصه باشند، چیپست موسوم به پل شمالی که در مادربرد قرار دارد، این وظیفه را بر عهده میگیرد. باید خاطرنشان کنیم درون کش پردازنده هم سلسلهمراتب حافظه وجود دارد.
کنترلر حافظه دادهها را از RAM میگیرد و به حافظه کش پردازنده ارسال میکند. بسته به پردازنده شما، کنترلر ممکن است روی خود پردازنده یا چیپست Northbridge روی مادربورد شما قرار داشته باشد.
حافظه کش سپس دادهها را در داخل پردازنده جابهجا میکند. سلسله مراتب حافظه در داخل حافظه کش پردازنده نیز وجود دارد. سطوح حافظه کش پردازنده: L1، L2 و L3
حافظه کش پردازنده به سه سطح “L1″، “L2” و “L3” تقسیم میشود. سلسله مراتب حافظه باز هم بر اساس سرعت و در نتیجه اندازه کش است.
بررسی و خرید انواع پردازنده سرور
سطوح حافظهی کش پردازنده؛ L1، L2 و L3
کش پردازنده از سه سطح موسوم به L1، L2 و L3 تشکیل شده است. در این بخش، سلسلهمراتب مبتنی بر سرعت این سطوح و ظرفیت آنها است. اما هر کدام از این سطحها چه تفاوتی با یکدیگر دارند و چه کارهایی را انجام میدهند؟
کش سطح اول (L1)
کش L1 (سطح 1) سریعترین حافظه موجود در یک سیستم کامپیوتری است. از نظر اولویت دسترسی، کش L1 دادههایی را دارد که پردازنده به احتمال زیاد برای انجام یک وظیفه خاص به آنها نیاز دارد.
اندازه کش L1 بستگی به پردازنده دارد. برخی از پردازندههای سطح بالای مصرفکننده اکنون دارای کش L1 با اندازه 1MB هستند، مانند Intel i9-9980XE، اما اینها هزینه زیادی دارند و هنوز نادر هستند. برخی از چیپستهای سرور، مانند سری Xeon اینتل، نیز دارای حافظه کش L1 با اندازه 1-2MB هستند.
هیچ “اندازه استاندارد” برای کش L1 وجود ندارد، بنابراین باید مشخصات پردازنده را بررسی کنید تا اندازه دقیق حافظه کش L1 را قبل از خرید تعیین کنید.
هیچ “اندازه استاندارد” برای کش L1 وجود ندارد، بنابراین باید مشخصات پردازنده را بررسی کنید تا اندازه دقیق حافظه کش L1 را قبل از خرید تعیین کنید.
کش سطح دوم (L2)
کش L2 (سطح 2) کندتر از کش L1 است اما از نظر اندازه بزرگتر است. در حالی که کش L1 ممکن است به کیلوبایت اندازهگیری شود، کش L2 مدرن در محدوده مگابایت قرار دارد. برای مثال، پردازنده Ryzen 5 5600X از AMD دارای 384KB کش L1 و 3MB کش L2 (به علاوه 32MB کش L3) است.
اندازه کش L2 بسته به پردازنده متفاوت است، اما معمولاً بین 256KB تا 32MB است. اکثر پردازندههای مدرن دارای کش L2 بیش از 256KB هستند و این اندازه اکنون کوچک محسوب میشود. علاوه بر این، برخی از قدرتمندترین پردازندههای مدرن دارای کش L2 بزرگتری هستند که به طور قابل توجهی بیش از 8MB است. برای مثال،
از نظر سرعت، کش L2 از کش L1 کندتر است اما هنوز هم بسیار سریعتر از RAM سیستم شما است. کش L1 معمولاً 100 برابر سریعتر از RAM است، در حالی که کش L2 حدود 25 برابر سریعتر است
کش سطح سوم (L3)
حالا به کش L3 (سطح 3) میرسیم. در روزهای اولیه، کش L3 در واقع روی مادربرد قرار داشت. این مربوط به زمانی بسیار قدیمی است که اکثر پردازندهها تنها تکهستهای بودند. اکنون، کش L3 در پردازندههای شما میتواند بسیار بزرگ باشد، با پردازندههای مصرفی پیشرفته که دارای کش L3 تا 32MB هستند، در حالی که پردازندههای Ryzen 7 5800X3D انقلابی AMD دارای 96MB کش L3 هستند. برخی از پردازندههای سرور میتوانند بیش از این مقدار را داشته باشند و تا 128MB کش L3 را ارائه دهند.
کش L3 بزرگترین اما کندترین واحد حافظه کش است. پردازندههای مدرن شامل کش L3 در خود پردازنده هستند. اما در حالی که کش L1 و L2 برای هر هسته روی خود تراشه وجود دارد، کش L3 بیشتر شبیه به یک حافظه عمومی است که کل تراشه میتواند از آن استفاده کند.
بهعنوان مثال، در تصویر زیر میتوانید ظرفیت سطوح کش پردازندهی Core i5-3570K اینتل را مشاهده کنید.
در همین تصویر میتوانید ببینید که کش L1 به دو بخش تقسیم شده و L2 و L3 به ترتیب از ظرفیت بیشتری بهره میبرند.
به چه میزان حافظهی کش پردازنده نیاز داریم؟
روی هم رفته ظرفیت این نوع حافظهها هر چقدر بیشتر باشند، بهتر است. پردازندههای جدید معمولا برای سطوح مختلف حافظهی کش خود از ظرفیت بیشتری نسبت به نسلهای قدیمیتر بهره میبرند و در عین حال سرعت بالاتری هم به ارمغان میآورند. هنگام خرید پردازنده یا لپتاپ، بهتر است به غیر از این موضوع به مقایسهی دیگر بخشهای پردازنده هم توجه نشان بدهید تا بتوانید بهترین انتخاب را داشته باشید.
سوال بزرگ: حافظه کش پردازنده چگونه کار میکند؟
به طور ساده، دادهها از RAM به کش L3، سپس L2 و در نهایت به L1 جریان مییابند. وقتی پردازنده به دنبال داده برای انجام یک عملیات است، ابتدا سعی میکند آن را در کش L1 پیدا کند. اگر پردازنده آن را پیدا کند، به این وضعیت “برخورد کش” میگویند. سپس به جستجوی آن در L2 و بعد در L3 میپردازد.
اگر پردازنده نتواند دادهها را در هیچیک از حافظههای کش پیدا کند، سعی میکند آنها را از حافظه سیستم (RAM) شما بازیابی کند. وقتی این اتفاق میافتد، به آن “از دست رفتن کش” میگویند.
حالا، همانطور که میدانیم، کش طراحی شده است تا جابجایی اطلاعات بین حافظه اصلی و پردازنده را سریعتر کند. زمان مورد نیاز برای دسترسی به دادهها از حافظه “تأخیر” نامیده میشود.
حافظه کش L1 کمترین تأخیر را دارد، زیرا سریعترین و نزدیکترین به هسته است، و L3 بیشترین تأخیر را دارد. تأخیر حافظه کش زمانی افزایش مییابد که برخورد کش وجود نداشته باشد، زیرا پردازنده باید دادهها را از حافظه سیستم بازیابی کند.
تأخیر با سریعتر و کارآمدتر شدن کامپیوترها کاهش مییابد. RAMهای DDR4 و DDR5 با تأخیر کم و SSDهای فوقسریع تأخیر را کاهش میدهند و سیستم شما را سریعتر از همیشه میکنند. در این بین، سرعت حافظه سیستم شما نیز مهم است. سرعت حافظه کش پردازنده توضیح داده شده است
اندازه و سرعت حافظه کش پردازنده برای عملکرد کلی کامپیوتر شما اهمیت دارد. همانطور که با بیشتر مسائل مربوط به سختافزار کامپیوتر، بیشتر بهتر است و سریعتر همیشه انتخاب هوشمندانهتری است.
با این حال، نباید اجازه دهید که حافظه کش پردازنده تنها عامل تصمیمگیری نهایی شما هنگام خرید یک پردازنده جدید باشد. مطمئناً، بیشتر و سریعتر بهتر است، اما شما باید عوامل مهم دیگر عملکرد پردازنده مانند تعداد هستهها، سرعت کلاک پردازنده و غیره را نیز در نظر بگیرید.
منبع: Makeuseof
This is really interesting, You’re a very skilled blogger. I’ve joined your feed and look forward to seeking more of your magnificent post. Also, I’ve shared your site in my social networks!
I am truly thankful to the owner of this web site who has shared this fantastic piece of writing at at this place.
very informative articles or reviews at this time.
I’m often to blogging and i really appreciate your content. The article has actually peaks my interest. I’m going to bookmark your web site and maintain checking for brand spanking new information.
I am truly thankful to the owner of this web site who has shared this fantastic piece of writing at at this place.
Good post! We will be linking to this particularly great post on our site. Keep up the great writing
I just like the helpful information you provide in your articles
Hi there to all, for the reason that I am genuinely keen of reading this website’s post to be updated on a regular basis. It carries pleasant stuff.
I really like reading through a post that can make men and women think. Also, thank you for allowing me to comment!
This is really interesting, You’re a very skilled blogger. I’ve joined your feed and look forward to seeking more of your magnificent post. Also, I’ve shared your site in my social networks!
antalya ikinci el eşya
Nice post. I learn something totally new and challenging on websites
For the reason that the admin of this site is working, no uncertainty very quickly it will be renowned, due to its quality contents.
I do not even understand how I ended up here, but I assumed this publish used to be great
You’re so awesome! I don’t believe I have read a single thing like that before. So great to find someone with some original thoughts on this topic. Really.. thank you for starting this up. This website is something that is needed on the internet, someone with a little originality!
Free Tools Download: Make Your Life Easier https://itch.pythonanywhere.com
I very delighted to find this internet site on bing, just what I was searching for as well saved to fav
I just like the helpful information you provide in your articles
Awesome awesome amazing nice fantastic crazy bad strange helpful amazing bad interesting fantastic.
Nice post. I learn something totally new and challenging on websites
A concise guide with practical steps — very helpful indeed.
Nice post. I learn something totally new and challenging on websites
I appreciate the step-by-step instructions. They made implementation easy.
Concise, practical, and to the point. Thanks for sharing.
I do not even understand how I ended up here, but I assumed this publish used to be great
Nice balance of theory and practical advice. Well done!
Thank you for the clear roadmap — it makes the process less intimidating.
I like the efforts you have put in this, regards for all the great content.
naturally like your web site however you need to take a look at the spelling on several of your posts. A number of them are rife with spelling problems and I find it very bothersome to tell the truth on the other hand I will surely come again again.
I tried your suggestion and it worked perfectly for me. Cheers!
This was beautiful Admin. Thank you for your reflections.
I like the efforts you have put in this, regards for all the great content.
very informative articles or reviews at this time.
Practical advice that’s easy to implement. Much appreciated.
naturally like your web site however you need to take a look at the spelling on several of your posts. A number of them are rife with spelling problems and I find it very bothersome to tell the truth on the other hand I will surely come again again.
I’m often to blogging and i really appreciate your content. The article has actually peaks my interest. I’m going to bookmark your web site and maintain checking for brand spanking new information.
Hi there to all, for the reason that I am genuinely keen of reading this website’s post to be updated on a regular basis. It carries pleasant stuff.
You’re so awesome! I don’t believe I have read a single thing like that before. So great to find someone with some original thoughts on this topic. Really.. thank you for starting this up. This website is something that is needed on the internet, someone with a little originality!
Awesome! Its genuinely remarkable post, I have got much clear idea regarding from this post
Nice post. I learn something totally new and challenging on websites
لو كان منزلك يعاني من نمل السجاد أو نمل المطبخ فالتدخل المبكر يوفر عليك أموالاً وقلقاً؛ شركات مكافحة الحشرات تقدم خدمات متخصصة حسب نوع المشكلة والمكان. قبل التواصل مع أي شركة، اقرأ هذا الدليل الذي يشرح طرق إبادة الحشرات وأساليب الوقاية.
I’m often to blogging and i really appreciate your content. The article has actually peaks my interest. I’m going to bookmark your web site and maintain checking for brand spanking new information.
I am glad to be one of the visitors on this great site (:, appreciate it for putting up.
We buy household appliances in St. Petersburg and the Leningrad Region продать playstation. We buy tumble dryers.
Grow A Garden: The Art of Gardening: Unlimited Tokens Masterclass https://gagtoken.netlify.app
Grow A Garden: Unlimited Tokens: A Gardener’s Best Friend https://gagtoken.netlify.app
I’ve thought about posting something about this before. Good job! Can I use part of your post in my blog?
Good post! We will be linking to this particularly great post on our site. Keep up the great writing
I think it is a nice point of view. I most often meet people who rather say what they suppose others want to hear. Good and well written! I will come back to your site for sure!
The clarity in your post is just nice and I can tell you are an expert in the subject matter.
Well done! Keep up this quality!
How do I subscribe to your blog? Thanks for your help.
Hi, I just hopped over to your web-site through StumbleUpon. Not somthing I might typically browse, but I liked your views none the less. Thanks for making something worthy of reading through.
Glad to be one of several visitors on this awful internet site : D.
Advanced reading here!
I appreciate you sharing this blog post. Thanks Again. Cool.
fantastic internet site, I could definitely go to your web page once more…acquired some really nice info.
Are grateful for this blog post, it’s tough to find good information and facts on the internet
Nice read, I just passed this onto a colleague who was doing some research on that. And he just bought me lunch as I found it for him smile Therefore let me rephrase that: Thank you for lunch!
Enjoyed reading through this, very good material. Thanks!
bonjour I love Your Blog can not say I come here often but im liking what i c so far….
I had highly recommend this blog to my good friend, it’s so good
you’re in reality a just right webmaster. The web site loading velocity is incredible. It sort of feels that you’re doing any distinctive trick. In addition, The contents are masterpiece. you’ve performed a great process on this topic!
Peculiar this blog is totaly unrelated to what I was searching for – – interesting to see you’re well indexed in the search engines.
Most often since i look for a blog Document realize that the vast majority of blog pages happen to be amateurish. Not so,We can honestly claim for which you writen is definitely great and then your webpage rock solid.
Enjoyed studying this, very good stuff, thanks.
Well-written and insightful. Would love to see case studies next.
That is really fascinating, You’re an excessively skilled blogger. I’ve joined your rss feed and look forward to in the hunt for extra of your magnificent post. Additionally, I’ve shared your website in my social networks!
When we look at these issues, we know that they are the key ones for our time.
I’m so happy to read this. This is the type of manual that needs to be given and not the random misinformation that’s at the other blogs. Appreciate your sharing this best doc.
I am glad to be one of the visitors on this great site (:, appreciate it for putting up.
We are a group of volunteers and starting a new initiative in our community. Your blog provided us with valuable information to work on|.You have done a marvellous job!
I really like your writing style, excellent info , thanks for putting up : D.
Concise, practical, and to the point. Thanks for sharing.
I concur with your conclusions and will eagerly look forward to your future updates. The usefulness and significance is overwhelming and has been invaluable to me!
I’m impressed, I need to say. Really rarely do I encounter a blog that’s both educational and entertaining, and let me tell you, you have hit the nail on the head.
This is really interesting, You’re a very skilled blogger. I have joined your feed and look forward to seeking more of your fantastic post. Also, I have shared your website in my social networks!
I thought it was going to be some boring old post, but I’m glad I visited. I will post a link to this site on my blog. I am sure my visitors will find that very useful.
Regards for helping out, superb info.
I think it is a nice point of view. I most often meet people who rather say what they suppose others want to hear. Good and well written! I will come back to your site for sure!
I like your quality that you put into your writing . Please do continue with more like this.
I’ll check back after you publish more articles.
You appear to know so much about this, and I see you’re a published author. Thanks
These kind of posts are always inspiring and I prefer to read quality content so I happy to find many good point here in the post. writing is simply wonderful! thank you for the post
Very fine blog.
Awesome post. It’s so good to see someone taking the time to share this information
I just like the helpful information you provide in your articles
This is a great blog. Thank you for the very informative post.
Howdy I wanted to write a new remark on this page for you to be able to tell you just how much i actually Enjoyed reading this read. I have to run off to work but want to leave ya a simple comment. I saved you So will be returning following work in order to go through more of yer quality posts. Keep up the good work.
I discovered your weblog site on google and verify just a few of your early posts. Proceed to maintain up the very good operate. I simply further up your RSS feed to my MSN News Reader.
Your thing regarding creating will be practically nothing in short supply of awesome. This informative article is incredibly useful and contains offered myself a better solution to be able to my own issues. Which can be the specific purpose MY PARTNER AND I has been doing a search online. I am advocating this informative article with a good friend. I know they are going to get the write-up since beneficial as i would. Yet again many thanks.
There is so much to try to understand
What made you first develop an interest in this topic?
Nice post. I learn something totally new and challenging on websites
Very often I go to see this blog. It very much is pleasant to me. Thanks the author
A wholly agreeable point of view, I think primarily based on my own experience with this that your points are well made, and your analysis on target.
Thanks for sharing the information. I found the information very useful. That’s a awesome story you posted. I will come back to scan some more.
Hiya, I am really glad I have found this information. Nowadays bloggers publish only about gossip and net stuff and this is actually frustrating.
I’ve thought about posting something about this before. Good job! Can I use part of your post in my blog?
I concur with your conclusions and will eagerly look forward to your future updates. The usefulness and significance is overwhelming and has been invaluable to me!
Good points – – it will make a difference with my parents.
I can’t go into details, but I have to say its a good article!
Sweet blog! I found it while browsing on Yahoo News. Do you have any tips on how to get listed in Yahoo News? I’ve been trying for a while but I never seem to get there! Thank you
Hi there! I just wanted to ask if you ever have any trouble with hackers? My last blog (wordpress) was hacked and I ended up losing several weeks of hard work due to no back up. Do you have any solutions to protect against hackers?
I think this is among the so much vital info for me. And i’m happy reading your article. But wanna remark on few common issues, The site style is wonderful, the articles is really excellent : D. Just right job, cheers
you’re in reality a just right webmaster. The web site loading velocity is incredible. It sort of feels that you’re doing any distinctive trick. In addition, The contents are masterpiece. you’ve performed a great process on this topic!